DE2354836B2 - Vorrichtung zur Erzeugung einer trochoidisch gekrümmten Oberfläche - Google Patents

Description

wobei auf eine Lagerung des Tisches verzichtet werden kann, die sich auf zwischen planparallelen Ebenen radial verschiebbaren Kugeln abstützt

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine erläuternde Darstellung für das Erzeugen einer trochoidischen Kurve,

Fig. la die Ausgangsstellung des Basiskreises A und des Rollkrsises B bevor der Roilkreis B beginnt auf dem Basiskreis abzurollen,

Fig. Ib den Zustand der trochoiden Kurve C nach einer Vierteldrehung der Achse b des Rollkreises B um die Achse a des ßasiskreises A,

Fig. Ic den Zustand der trochoiden Kurve C nach drei Vierteldrehungen der Achse ödes Rolikreises Sum die Achse a des Basiskreises A.

Fig. Id den Zustand der trochoiden Kurve C nach eineinhalb Drehungen der Achse ödes Rollkreises Bum die Achse a des Basiskreises A,

F i g. 2 eine geschnittene Vorderansicht einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Erzeugen der trochoidischen Kurve,

Fig.3 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach F i g. 2 und

Fig.4 eine schematische perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform der Vorrichtu ig.

Unter Bezugnahme auf F i g. 1 wird die exakte Bedeutung des Begriffes trochoid erklärt. Ein Basiskreis A mit einem Mittelpunkt a ist in einer Ebene nach F i g. 1 befestigt Ein Kreis B, mit dem der Basiskreis A innen in Berührung steht, hat einen Mittelpunkt b und einen größeren Durchmesser als der Basiskreis und rollt auf diesem ohne Gleiten ab.

Bei der Rollbewegung beschreibt der Punkt P am Ende eines Armes bP, der am Rollkreis B befestigt ist, eine Kurve C, die strichpunktiei t dargestellt ist und als trochoide Kurve bezeichnet wird. Die Länge des Armes bP ist der Trqchoiden-erzeugende Radius R, während der Abstand ab zwischen den Mittelpunkten a und b, d. h. die Differenz zwischen den Radiuslängen der Kreise eine Exzentrizität e bildet. Es ist bekannt, daß der Umriß einer trochoidischen Kurve vom Radius des Basiskreises, der Exzentrizität e und dem Radius R abhängt.

Beim Beispiel nach F i g. 1 beträgt das Verhältnis der Radien des Basis- und des Rollkreises 2:3. Eine Möglichkeit dej Bewegungsablaufes des Basiskreises A und des Rollkreises B relativ zueinander wird nachfolgend anhand F i g. 1 a bis 1 d beschrieben. F i g. 1 a zeigt die Ausgangsstellung des Rollkreises B und des Baiiiskreises A bevor der Rollkreis B auf dem Basiskreis A abrollt. Der Basiskreis A steht dabei fest, ohne sich zu drehen. Die Drehbewegung des Rollkreises B wird durch die Pfeile angedeutet. Der Punkt P befindet sich am Ende einer schematisch dargestellten Stange, die zur Achse b des Rollkreises verläuft und mit dem Rollkreis starr verbunden ist. Nach einer Vierteldrehung der Achse b des Rollkreises B um die Achse a des Basiskreises A hat der Punkt feinen Teil PX-P2 der trochoiden Kurve auf der Unterlage aufgezeichnet. Die Fig. Ic und Id stellen die Relativstellungen der Achsen nach drei Vierteldrehungen und nach eineinhalb Drehungen und die dabei entsprechend aufgezeichnete Kurve Pi P2-P3 bzw. P1-P2-P3-P4 dar. Fig. Id zeigt, daß nach eineinhalb Drehungen der Achse σ des Rollkreises B um die feststehende Achse a des Basiskreises A die halbe trochoide Kurve C aufgezeichnet wurde. Um also eine vollständig geschlossene trochoide Kurve aufzuzeichnen, bedarf es einer 3fachen Drehung der Achse b um die Achse a. Eine trochoide Kurve kann auch dann aufgezeichnet werden, wenn der Kreis A am feststehenden Kreis B abrollt, wobei der Kreis A dann mit einem Aufzeichnungsträger verbunden ist, auf dem die trochoide Kurve aufgezeichnet wird. Dies bedeutet, daß der Punkt P

ίο somit stillsteht und sich der Aufzeichnungsträger zusammen mit dem Kreis A bewegt Diese Möglichkeit findet im Prinzip bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 und 3 Anwendung.

Fig.2 und 3 zeigen eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Erzeugung einer trochoiden Kurve. Auf einem Maschinengestell G ist stationär ein Rahmen K mit einem Lagerring befestigt, der einen das Kurbelglied bildenden Hohlzylinder 1 (äußeren Hohlzylinder) trägt Der äußere Hohlzylinder 1 ist an seinem Umfang mit einem Schneckenrad 2 versehen, welches durch eine Schnecke 3 angetrieben wird. Eine erste zentrale die Mittelpunkte a in ihrer Achse enthaltende Welle a'ist vertikal drehbar im äußeren Hohlzylinder 1 mittels Lagern in der dargestellten Weise gelagert. Der äußere

2^r> Hohlzylinder 1 weist an seinem oberen Ende eine exzentrische öffnung auf, in der ein innerer zweiter Hohlzylinder 4, der nachfolgend beschrieben wird, untergebracht ist. Am unteren Ende ist eine Tragkonso-Ie 5 befestigt die drehbar eine zentrale Innenzylinder-

JO welle 6 mittels Lagern in der dargestellten Weise hält, wobei an der Welle 6 ein Zwischenzahnrad 7 befestigt ist. Der zweite Hohlzylinder 4 ist am äußeren Hohlzylinder 1 in einer bestimmten Winkelbeziehung zu letzterem befestigt, jedoch in der exzentrischen öffnung

r> des äußeren Hohlzylinders 1 in seiner Winkellage einstellbar. Der zweite Hohlzylinder 4 weist ferner eine exzentrische Öffnung auf, die exzentrisch zur lnnenzylinderwelle 6 liegt und drehbar eine zweite zentrale die Mittelpunkte b in ihrer Achse enthaltende Welle b' lagert. Die zweite zentrale Welle £>'ist an ihrem unteren Ende mit einem Zahnrad 9 versehen, das mit dem Zwischenzahnrad 7 kämmt und weist an ihrem oberen Ende einen an ihr befestigten Arbeitstisch 10 auf. Die erste zentrple Welle a' ist an ihrem oberen Ende mit

4^r> einem Zahnrad 8 versehen, das mit dem Zwischenzahnrad 7 an der Innenzylinderwelle 6 kämmt, während an ihrem unteren Ende ein Schneckenrad 11 befestigt ist, welches mit einer Schnecke 12 kämmt. Eine Basisplatte 14 wird fest durch eine Säule 13 am Maschinengestell G

^r>o gehalten und ist an ihrem Ende mit einer sich zum Arbeitstisch 10 erstreckenden Nadel im Punkt P versehen. Aus Gründen der Einfachheit sind die Mittelachsen der Wellen a', Z/und 6 in einer Ebene in F i g. 2 dargestellt.

Die Schnecke 12 treibt die erste zentrale Welle a'an, die wiederum die zweite zentrale Welle b' über die Zahnräder 8,7 und 9 in Drehbewegung versetzt. Auf der anderen Seite treibt die Schnecke 3 df?n äußeren Hohlzylinder 1 so an, daß die zweite zentrale Welle b' sich um die erste zentrale Welle a' dreht. Die Exzentrizität e, d. h. der Abstand zwischen den Achsen der zentralen Wellen a'und b', kann dadurch eingestellt werden, daß man den zweiten Hohlzylinder 4 innerhalb dei exzentrischen öffnung des äußeren Hohlzylinders 1

b5 verdreht. Demzufolge ist der zweite Hohlzylinder 4 am äußeren Hohlzylinder 1 nach Einstellung des Abstandes zwischen den Achsen der zentralen Wellen a'und ft'so befestigbar, wie dies der vorgesehenen Exzentrizität e

entspricht. Bei dieser Beziehung zwischen dem äußeren und dem zweiten Hohlzylinder wird der äußere Hohlzylinder um zwei Umdrehungen in einer Richtung gedreht, während zur gleichen Zeit der Arbeitstisch 10 einmal in entgegengesetzter Richtung dreht, so daß der stationäre Punkt P auf dem Arbeitstisch eine trochoide Kurve beschreibt.

Zur Einstellung der Exzentrizität bzw. zur Schaffung der zuvor beschriebenen trochoiden Kurve wird, nachdem der zweite Hohlzylinder 4 in der exzentrischen öffnung des äußeren Hohlzylinders zum Zwecke der Einstellung verdreht worden ist, der zweite Hohlzylinder mit dem äußeren Hohlzylinder verklemmt. Hierfür ist beispielsweise der äußere Hohlzylinder mit einem nicht dargestellten Befestigungsring versehen, der am Hohlzylinder angeschraubt oder damit fest verbunden ist. Der Befestigungs- oder Haltering ist über einem Kopfflansch des zweiten Hohlzylinders angeordnet, umgibt diesen Kopfflansch und weist eine Reihe von nicht dargestellten Gewindebohrungen längs eines konzentrisch zum Flansch sich erstreckenden Kreises

auf. Beim Anziehen von nicht dargestellten, in den Gewindebohrungen des Flansches des äußeren Hohlzylinders eingeschraubten Schrauben wird der Kopfflansch des zweiten Hohlzylinders gegen den äußeren Hohlzylinder gedruckt, so daß die beiden Hohlzylinder aneinander befestigt sind.

Eine Ausführungsform der Vorrichtung zum Erzeugen einer trochoidgekrümmten Oberfläche unter Verwendung eines zylindrischen Werkzeuges ist in F i g. 4 dargestellt. Obgleich bei dieser Ausführungsform ein Schleifrad Wals zylindrisches Werkzeug verwendet wird, versteht es sich, daß auch andere Werkzeuge, wie beispielsweise ein Fräswerkzeug, für diesen Zweck vorgesehen werden können. Die Erzeugende P des Schieifrades, die sich im Abstand r von der Mittelachse des Schleifrades befindet, liegt an der Trochoiden-Kurve des Werkstückes H an und wird auf dieser Kurve bewegt. Dabei entspricht diese Erzeugende dem Punkt Pin Fig. 1. Das Werkstück //wird durch einen Motor M1 in Drehbewegung versetzt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung mit einer innerhalb eines Maschinengestells angeordneten Einrichtung zur Erzeu- gung einer trochoidisch gekrümmten Oberfläche an einem Werkstück durch ein in der Richtung der Normalen an der gekrümmten Oberfläche angreifendes rotierendes zylindrisches Werkzeug und Darstellung der trochoidischen Krümmung durch Ausbildung des Werkzeugangriffspunkes an der Werkstückoberfläche als Koppelpunkt eines Rollkreises, der an einem Grundkreis gleitfrci abrollt, und die Mittelpunkte von Grund- und Rollkreis innerhalb eines Kurbelgliedes in einem als Exzentrizität »c< definierten Abstand voneinander entfernt gelagert sind, wobei ein Antriebsdrehmoment zur Erzeugung der Abrollbewegung zwischen Grund- ;ind Rollkreis in das Kurbelglied zu dessen Drehung um den Grundkreismittelpunkt einleitbar ist, wozu das Kurbelglied als ein mit einem Antriebszahnkranz versehener in einem Grundkörper drehbar gelagerter Hohlzylinder ausgebildet ist, in dessen Hohlraum eine durch ein das Übersetzungsverhältnis und die Abrollbewegung zwischen Grund- und Rollkreis verkörperndes Getriebe angetriebene zentrale Antriebswelle vorgesehen ist, die die Drehbewegung auf ein exzentrisch innerhalb des Hohlzylinders mit einer Einrichtung zum Verstellen der Exzentrizität »e« versehenes Führungsteil zum jo Führen des Koppelpunktes entlang der trochoidischen Krümmung überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung einer zur Herstellung von Werkstücken mit trochoidisch gekrümmter Oberfläche bekannten Ausbildung des j^r> Führungsteiles als das Werkstück tragender Tisch (10) und Verkörperung des Grundkörpers durch das Maschinengestell (G) sowie der Auslegung des die Grundkreis-Rollkreisabrollbewegung verkörpernden Getriebes zur Bewegung des mit dem Rollkreis verbundenen Koppelpunktes längs einer epitochoidisch gekrümmten Kontur, die zur Verstellung der Exzentrizität »e« am Führungsteil vorgesehene Einrichtung durch einen zweiten innerhalb des das Kurbelglied bildenden Hohlzylinders (1) durch v> Verdrehen verstellbaren Hohlzylinder (4) gebildet ist, der parallel zu seiner eigenen Drehachse eine den Tisch (10) tragende ein Zahnrad (9) aufweisende antreibbare Achse (b') drehbar gelagert hält, wobei das Zahnrad (9) des Tisches (10) ία ein koaxial zur vt Drehachse des zweiten Hohlzylinders (4) drehbar gelagertes Zwischenzahnrad (7) eingreift, welches von einem auf der Antriebswelle (a') sitzenden Zahnrad (8) antreibbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- « zeichnet, daß der das Kurbelglied bildende Hohlzylinder (1) mit einem fest daran montierten Haltering versehen ist, der einen Kopfflansch des zweiten innerhalb angeordneten Hohlzylinders (4) umgebend oberhalb desselben angeordnet ist und eine to Reihe von Gewindebohrungen aufweist, und daß der zweite Hohlzylinder mit dem das Kurbelglied bildenden Hohlzylinder durch Anziehen von in den Gewindebohrungen eingeschraubten Setzschrauben verklemmbar ist.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer trochoidisch gekrümmten Oberfläche entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Vorrichtung ist bekannt (GB-PS 6 45 829). Bei dieser Vorrichtung erfolgt jedoch die Verstellung der Exzentrizität durch eine relative Gleitbewegung zweier Teile, die mit einer ScliwaJbenschwanzführung versehen sind. Wenn diese Teile relativ zueinander bewegt werden, dann muß die Antriebswelle hinsichtlich ihrer Länge verändert werden. Zu diesem Zweck muß diese Welle als Teleskopwelle ausgeführt werden. Dies bedingt aber eine aufwendige Konstruktion und eine teure Herstellung. Weiterhin ergibt sich als Nachteil, daß bei der Ausführung der Antriebswelle als Gelenkwelle beim Antrieb mit gleichförmiger Geschwindigkeit der Ausgang der Welle mit einer ungleichmäßigen Geschwindigkeit dreht, so daß das übertragene Drehmoment nicht gleichförmig ist Diese ungleichförmige Bewegung beeinflußt die Herstellung der exzentrischen und nicht kreisförmigen Profile.

Es existiert auch ein Vorschlag für eine Werkzeugmaschine zum Erzeugen einer epitrochoiden oder ähnlich gekrümmten Fläche eines Werkstückes (DE-OS 22 45 217), bei der zur Bildung der gekrümmten Oberfläche zwei Zylinder ineinander abrollen, deren Achsen exzentrisch zueinander angeordnet sind. Um den Abstand der beiden Achsen, d. h. die Exzentrizität zu verändern, muß das Lager, in dem der Wellenzapfen des Drehtisches angeordnet ist, entlang von eine Gleitbahn bildenden Längskanten verschoben und dann festgeklemmt werden.

Weiterhin ist eine Vorrichtung zur Herstellung von gekrümmten Werkstückoberflächen unter Gebrauch einer geometrischen Beziehung bekannt (US-PS 21 44 771), die sich aus der Abrollbewegung zwischen einem Grund- und einem Rollkreis ergibt. Für die Verstellbarkeit der Achsen dieser Rollkreise ergibt sich aus dieser Druckschrift kein Hinweis.

Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung zum Bearbe^:ten von trochoidenförmigen Kopierschablonen (DD-PS 53 577) ist der Grundkörper als Maschinengestell und das Führungsteil als Tisch ausgebildet, welcher auf einer Kugellagerung abläuft. Die Exzentrizität zwischen den beiden Abrollkreisen ist fest und eine Veränderung dieses Abstandes nicht vorgesehen, so daß für verschiedene trochoidale Oberflächen verschiedene Vorrichtungen verwendet werden müssen.

Ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Vorrichtung dieser Gattung derart auszubilden, daß eine Verstellung der Exzentrizität der Achsen der beiden Rollkreise exakt und auf möglichst einfache Weise vorgenommen werden kann, ohne daß dabei die Gleichförmigkeit der Winkelgeschwindigkeit beeinträchtigt wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ergebenden Merkmale.

Durch diese Lösung ergibt sich eine präzise und einfach durchzuführende Verstellung der Exzentrizität der Achsen der Rollkreise bei abnützungsarmer Lagerung des Tisches. Außerdem kann auf die Verwendung eines Innenrades verzichtet werden, welches hinsichtlich der Herstellung und der Genauigkeit Nachteile mit sich bringt. Die Genauigkeit der Einstellung der Exzentrizität ergibt sich ohne Beeinträchtigung des Getriebes durch die Dreheinstellung des inneren Zylinders gegenüber dem äußeren Zylinder,